CN110806052A - 一种冷却循环水系统 - Google Patents

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    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

一种冷却循环水系统，本系统包括高温循环水降温系统和相变换热器冷却系统，相变换热器冷却系统连接在高温循环水降温系统上，高温循环水降温系统包括热水池、增压泵、相变换热器和冷却水池；热水池的出口通过管路连接增压泵入口，增压泵出口通过管路与若干相变换热器的入口连接，相变换热器的出口通过管路与冷却水池；工艺冷却水不与空气接触，损失量很小(跑冒滴漏)，因此不存在盐分富集，黏泥污垢堵塞管道等问题。

Description

一种冷却循环水系统
技术领域
本发明属于工业冷却循环水节能技术领域，特别涉及一种冷却循环水系统。
背景技术
工业生产过程中需要冷却的设备较多，大部分生产厂区都建设有冷却循环水系统。一般换热过程为工艺侧热流体经换热器将热量交还给冷却循环水，换热后的热水进入热水池，热水池的水经泵打入冷却塔，经风冷后进入冷水池，再经泵打入换热器进行循环。工业型冷却塔标准工况是T1＝43℃，T2＝33℃，运行过程中ΔT＝10℃。在冷却塔内，水的冷却是将热量传递给空气，而使自身温度降低。运行过程中冷却水有蒸发损失、风吹损失、排污损失以及渗漏损失等。在冷却过程中，虽然蒸发传热和接触传热一般同时存在，但随季节而不同。冬季气温很低，水温与空气温度差很大，所以接触传热量可占50％，严冬时甚至可达70％左右。夏季气温较高，水温与空气温度差很小，甚至为负值，接触传热量甚小，蒸发传热量约占80％-90％。
冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水的温度升高，水流速度的变化，水的蒸发，各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进人，以及设备结构和材料等多种因素的综合作用，会产生比直流系统更为严重的沉积物的附着、设备腐蚀和微生物的大量滋生，以及由此形成的黏泥污垢堵塞管道等问题。尽管在运行过程中采取补水软化，循环水旁流过滤但都不能解决循环水中盐分的富集，只能通过外排来降低系统的含盐量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷却循环水系统，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种冷却循环水系统，本系统包括高温循环水降温系统和相变换热器冷却系统，相变换热器冷却系统连接在高温循环水降温系统上，高温循环水降温系统包括热水池、增压泵、相变换热器和冷却水池；热水池的出口通过管路连接增压泵入口，增压泵出口通过管路与若干相变换热器的入口连接，相变换热器的出口通过管路与冷却水池；
相变换热器冷却系统为冷却风机，冷却风机入口通过管路与相变换热器相连，相变换热器冷却出入口通过管路与厂区工艺水管网相连。
进一步的，热水池入口通过管路连接厂区冷却换热系统的热侧；冷却风机出口与排气筒连接。
进一步的，相变换热器的个数为二，增压泵的出口分为两路，分别与两个相变换热器连接。
进一步的，增压泵的两端管道上均设置有阀门；相变换热器的进出口管路上均设置有阀门。
进一步的，相变换热器内填充相变材料；冷却风机鼓入的空气为低于25℃的低温空气。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明将冷却塔更换为相变材料储能设备，将工业侧热流体引入相变材料储能设备，出水，原有换热系统不改变。能量存储后切换至第二个相变材料储能设备，第一个相变材料储能设备鼓入低温空气进行能量释放，最终将热量释放到空气中，释放完成后等待下一个吸热周期。如空气温度高于25℃将厂区工业水引入换热器，换热后回工业水管网。原有冷却水密闭管路，定期补充跑冒滴漏损失水。此工艺冷却水不与空气接触，损失量很小(跑冒滴漏)，因此不存在盐分富集，黏泥污垢堵塞管道等问题。同时传统的开式冷却塔系统水损失量为3％，本系统热测流体与冷却空气不接触，因此不存在水气化损失，盐分富集，需要浓排，不需要冷水池的旁流过滤系统，不需要添加杀菌灭藻剂，不需要添加阻垢剂。本系统可节约大量的工业水及化学药剂，避免换热设备的腐蚀。
本发明的工艺路线采用高温循环水为“热水池--增压泵--相变换热器--冷水池”工艺，冷却系统为“相变换热器--引风机--排气筒”工艺，在外界空气温度高于25℃时，冷却系统为“厂区工艺水管网--相变换热器--厂区工艺水管网”工艺。经此工艺后完全可替代现有冷却塔系统满足厂区运行需求，同时可降低水耗，避免化学药剂投加，避免浓盐水排放。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
其中：1、厂区冷却换热系统；2、热水池；3、增压泵；4、相变换热器；5、冷却风机；6、排气筒；7、冷却水池；8、厂区工艺水管网。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
一种用于替代冷却塔的冷却循环水系统装置，本系统装置包含高温循环水降温系统和相变换热器冷却系统，系统包括厂区冷却换热系统1、热水池2、增压泵3、相变换热器4、冷却风机5、排气筒6、冷却水池7、厂区工艺水管网8；热水池2的一端连接原有冷却系统管网热侧，另一端通过管路连接增压泵3入口，增压泵3的出口通过管路连接相变换热器4的入口，相变换热器4的出口通过管路连接冷却水池7入口。冷却风机5的入口连接相变换热器4；冷却风机5出口连接排气筒6。
高温循环水降温系统包括厂区冷却换热系统1、热水池2、增压泵3、相变换热器4和冷却水池7；厂区冷却换热系统1通过管路连接热水池2入口，热水池2的出口通过管路连接增压泵3入口，增压泵3出口通过管路与相变换热器4的入口连接，相变换热器4的出口通过管路与冷却水池7。
相变换热器冷却系统包括冷却风机5入口通过管路与相变换热器4相连，冷却风机5出口与排气筒6，相变换热器4冷却出入口通过管路与厂区工艺水管网8相连。
热水池2与相变换热器4之间设置有增压泵3，增压泵3的一端通过管路连接热水池2的出口，另一端通过管路与相变换热器4连通。
相变换热器4与冷却水池7通过管路连接。
相变换热器4与冷却风机5通过管路连接，冷却风机5与排气筒6通过管路连接。
相变换热器4的出口通过管路与冷却水池7连接。
热水池2将冷却循环水热侧水暂时存储用于后续降温换热。
增压泵3将热水池中的水输入至相变换热器4进行降温换热，并输入至冷却水池7。
相变换热器4填充相变材料将热水中的热量用于本身的相变吸热，从而达到给水降温的目的。
冷却水池7用于存储冷却后的水，用于后续工艺系统。
冷却风机5将空气吸入相变换热器4中，利用空气与相变换热器的温差传热来达到给换热器降温，降到室温后，换热器将进行下一周期的换热。最终将循环水中的热量释放到空气环境中。
厂区工艺水管网8设置目的在环境空气温度高于25℃后，空气冷却效果较差，为保证系统正常运行，将厂区工艺水管网引入冷却系统，用于相变换热器4的相变材料冷却降温。
排气筒6将大量冷却风有组织的排出。
本发明提供了一种用于替代冷却塔的冷却循环水系统装置，如图1所示，包括厂区冷却换热系统通过管路连接热水池，热水池通过管路连接增压泵，增压泵通过管路与相变换热器连接，相变换热器通过管路与冷却水池。冷却风机通过管路与相变换热器相连，冷却风机与排气筒相连，相变换热器冷却出入口通过管路与厂区工艺水管网相连。
本发明的工作原理是：利用相变材料在相变过程中的相变焓较大，储能密度大的特点。选择相变温度在28-32℃之间的材料，填充在相变换热器中，吸收热侧43℃水的能量将水温将至33℃，存入冷水池供后续工艺系统使用。当材料相变完成换热器出水温度高于33℃时，换热器停止使用，切换至下一组换热器工作。停用的换热器使用空气进行冷却降温，将至室温，降完温后进行下一次换热。如空气温度高于25℃后为保证系统正常运行，将厂区工艺水管网引入冷却系统，用于相变换热器的相变材料冷却降温。
本发明公开了一种用于替代冷却塔的冷却循环水系统的工艺路线采用高温循环水为“热水池--增压泵--相变换热器--冷水池”工艺，冷却系统为“相变换热器--引风机--排气筒”工艺，在外界空气温度高于25℃时，冷却系统为“厂区工艺水管网--相变换热器--厂区工艺水管网”工艺。厂区冷却换热系统通过管路连接热水池，热水池通过管路连接增压泵，增压泵通过管路与相变换热器连接，相变换热器通过管路与冷却水池。冷却风机通过管路与相变换热器相连，冷却风机与排气筒相连，相变换热器冷却出入口通过管路与厂区工艺水管网相连。经此工艺后完全可替代现有冷却塔系统满足厂区运行需求，同时水耗量几乎为零，避免浓盐水排放，不需要冷水池的旁流过滤系统，不需要添加杀菌灭藻剂，不需要添加阻垢剂。本系统可节约大量的工业水及化学药剂，避免换热设备的腐蚀。

Claims (5)

1.一种冷却循环水系统，其特征在于，本系统包括高温循环水降温系统和相变换热器冷却系统，相变换热器冷却系统连接在高温循环水降温系统上，高温循环水降温系统包括热水池(2)、增压泵(3)、相变换热器(4)和冷却水池(7)；热水池(2)的出口通过管路连接增压泵(3)入口，增压泵(3)出口通过管路与若干相变换热器(4)的入口连接，相变换热器(4)的出口通过管路与冷却水池(7)；
相变换热器冷却系统为冷却风机(5)，冷却风机(5)入口通过管路与相变换热器(4)相连，相变换热器(4)冷却出入口通过管路与厂区工艺水管网(8)相连。
2.根据权利要求1所述的一种冷却循环水系统，其特征在于，热水池(2)入口通过管路连接厂区冷却换热系统(1)的热侧；冷却风机(5)出口与排气筒(6)连接。
3.根据权利要求1所述的一种冷却循环水系统，其特征在于，相变换热器(4)的个数为二，增压泵(3)的出口分为两路，分别与两个相变换热器(4)连接。
4.根据权利要求1所述的一种冷却循环水系统，其特征在于，增压泵(3)的两端管道上均设置有阀门；相变换热器(4)的进出口管路上均设置有阀门。
5.根据权利要求1所述的一种冷却循环水系统，其特征在于，相变换热器(4)内填充相变材料；冷却风机(5)鼓入的空气为低于25℃的低温空气。
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